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浅谈PFMEA在汽车总装质量控制方面的应用

作者：林勇姜磊周奇昌徐友谊来源：《时代汽车》2020年第09期

摘要：本文介绍了PFMEA的意义及重要性，并结合实例分析了PFMEA在总装车间生产过程中质量控制方面的应用，如何应用PFMEA进行评分识别高风险失效模式，如何制定措施进行改进提升，进而降低风险顺序数和风险优先级，最终以降低失效模式的失效风险，保障产品质量的稳定。
关键词：PFMEA;质量控制;风险顺序数;风险优先级1PFMEA的意义及重要性
PFMEA是过程失效模式及后果分析，作为汽车生产中常用的五大质量分析工具之一，其可贯穿应用于从产品设计到生产工艺整个过程风险分析，并在可能出现风险的过程中预先采取措施进行规避。随着社会发展及生活水平的不断提高，消费者对所购买产品的质量期望和要求也在不断提升。同时市场竞争也在加剧，越来越多的汽车企业通过应用PFMEA方法来提高产品的可靠性，降低生产成本，提高产品的研发能力和竞争力。以上汽通用五菱重庆分公司总装车间的生产过程为例，主要应用的是PFMEA。在某车型正式生产前，工程师需对上级PFMEA进行分解，编制适用于车间的PFMEA文件，通过分析产品在生产过程中可能发生的各种潜在的失效模式，以及失效所导致的后果和原因，全面提前制定预防措施，降低问题出现的风险，并在过程中不断进行回顾改进，是一个动态的、滚动的、不断完善的过程[1]。总装
车间有很多关键控制点，如果出现失效情况，不仅影响产品性能，甚至可能危及驾驶员与乘客安全，造成严重的质量安全事故，因此如何运用PFMEA分析风险并采取措施改进提升，是总装车间在生产中一项非常重要的工作。2PFMEA的实施过程及主要参数2.1PFMEA的实施过程
PFMEA分析应用可以有效地起到事前预防和事后积累两方面的作用。我们要系统性开展PFMEA活动，首先要成立PFMEA活动团队，该团队需由跨部门的、职能全面的技术人员和现场负责人员共同参与。一般情况下，PFMEA实施包括7个阶段[2]（如图1所示）。2.2PFMEA的主要参数
PFMEA分析中常用的几个主要参数有：严重度、发生率、探测度、风险顺序数和风险优先级[3]。2.2.1严重度S严重度是当某种潜在失效模式发生时对产品质量及顾客产生影响的严重程度的评价指标。按照严重度评分表，对失效模式的影响后果评分取值（1-10分），分值越高则表示失效影响越严重。
2.2.2频度O频度是指某项潜在失效模式发生的可能性，按照频度评分表，对失效模式的频度评分取值（1-10分），分值越高，则某失效模式发生的可能性越大。2.2.3探测度D探测度是当某项潜在失效模式发生时，根据现有的控制手段及检测方法，能将其准确检出的概率，反映潜在问题被检测出的难易程度。探测度评分取值（1-10分），分值越高则表示该失效模式发生时越难被发现。2.2.4风险顺序数RPN风险顺序数是某项潜在失效模式发生的风险性及其危害的综合性评价指标。通常情况下，风险顺序数越大，这一潜在失效问题也越严重，应作为预防控制的首要改进点。其计算公式为：RPN=严重度（S）×頻度（O）×探测度（D）。

2.2.5风险优先级
基于严重度、频度、探测度的取值评分[4]，参照严重区取值表（表1）和探测区取值表（表2）分别取得相应区域取值，再根据严重区等级和探测区等级结合风险优先级矩阵（表3）进行取值，得到风险优先级，等级从1至3整个过程风险逐渐降低。不同优先级对应的风险解释如下[5]：
1级：风险等级最高，需要制定有效措施进行风险降低。2级：中等风险等级，下一步需要回顾潜在风险降低活动的项目。3级：风险等级最低，开展风险降低活动为非必要。3PFMEA的具体应用过程分析
如下以降低重庆总装车间在产车型前悬装错风险为例，分析PFMEA在这个过程中的实际应用。
3.1PFMEA项目策划
总装车间目前在产车型前悬就有7种之多，各前悬外观差异不大，仅依靠员工目视进行区分很困难，现场装错风险极高，一旦装错，即使能在后工序发现问题，返修成本也非常高。如果不能被有效发现，产品将会存在着严重的安全风险，造成的后果将是无法预估的。为了有效解决前悬可能存在装错的问题，团队决定参考其他基地的相关经验及详细分解三级PFMEA，编制更为详细的车间四级PFMEA，对可能出现的风险进行控制及优化，以保障整车装配的质量。总装车间某车型前悬装配PFMEA如下：
由上前悬装配PFMEA分析可知，装配要求前悬与车型配置必须一致，如果出现装配错误，则会影响车辆操控性能和出现跑偏情况。参照SOD取值标准评分表取值并计算如下：.导致车辆主要功能丧失，该项为法规要求，严重度（S）=10;.取错前悬的故障率为0.012%（PPH=1.2），频度（O）=4;.控制探测为目视检查，探测度（D）=7;.因此由S、O、D的取值，根据RPN的计算公式可计算出前悬装错的风险顺序数RPN=严重度×频度×探测度=10×4×7=280，风险顺序数极高;
.根据严重区取值表（表1），可知前悬装错严重度10，频度4，对应的严重区取值为1;.根据探测区取值表（表2），前悬装错严重度10，探测度7，对应的探测区取值为1;.由已取得的严重区和探测区取值，根据风险优先级矩阵（表3）可得到前悬装错的风险优先级为1，风险等级高。
根据以上分析可知，前悬装配过程出现装错的风险极大，需要进行有效的措施制定和实施，以降低整个过程装配错误的风险。3.2PFMEA项目改进
对前悬装错的失效模式确定好优先级后，我们需要对该优先级高的失效模式进行措施制定。在措施的制定时，不管任何措施的目的都是为了降低严重度、频度和探测度的等级评分，最终降低风险顺序数和优先等级，使该失效模式得到有效控制。针对该问题，我们逐一分析如下三个取值评分。
（1）降低严重度：由于严重度是评价失效模式发生后，对产品和顾客产生的最严重的影响程度，只要失效发生就可能会影响车辆操控性能和出现跑偏情况，是一个已定的影响，因此无法降低该严重度的评分。
（2）降低频度：通过产品或过程设计消除或控制一个或多个潜在失效模式的起因，这种情况会对频度产生影响。针对前悬装错的起因是取件时出现错误，可制定措施来避免发生取件错误问题，从而降低问题频次。
（3）降低探测度：重新设计探测方法可以降低探测度等级。目前前悬只是通过员工目视检查来区分，可考虑增加更加有效的识别方法来降低探测度。
因此针对前悬与车型配置不一致的失效模式，我们可以制定措施来有效降低频度和探测度的评分，从而降低该失效模式的风险顺序数和优先级。我们制定的用零件扫码防错的方式来实现降低该过程的失效风险，如下图为零件防错的原理：
防错过程解析：工程师提前将各车型不同配置的VSN和其对应前悬的零件号匹配，并维护进入取件岗位的线旁专用防错电脑。员工取件时，先用配置好的扫码枪扫描进入岗位车辆VIN和VSN条码，此时系统会调出该车匹配的零件号，再扫描所取零件的条形码，因为零件的条形码里面固定位置和长度就是该零件的零件号，扫描完条码后，扫描的零件号就通过系统与事先电脑里设置该VSN匹配好的零件信息作对比，如果匹配成功，系统屏幕上将会出现OK的目视提示，同时也有YES的语音提示，员工通过系统的提示即可进行取件装配。匹配不
成功时，系统会显示报警字样，语言也会提示NO，此时员工就需要检查核对是否是拿取了与该车型配置不一致的前悬零件。3.3PFMEA效果检查
通过前悬零件扫码防错的措施实施后，再对前悬与车型配置不一致的失效模式的严重度、频度和探测度进行评分取值。
.措施未对严重度的取值产生影响，因此严重度未发生变化，严重度（S）=10;.由于增加了扫码防错，取错前轴的故障率从0.012%降低至0.001%，参照评分标准，失效模式频度由之前的4变更为3，频度（O）=3;.探测方式由目视检查变更为目视检查+扫码防错，探测度由7变更为3，探测度（D）=3.由措施实施后的S、O、D取值可计算出增加扫码防错后的风险顺序数由之前的280降低为RPN=10×3×3=90。
.根据表1、表2和表3，可得到改进后的风险优先级由之前的1降低为2。
通过上述分析计算，增加防错扫码措施后，前悬零件装错的风险明显得到降低，由高风险降低到了中等风险，产品质量得到了有效保障。4总结
通过PFMEA的实例应用分析，可知PFMEA在总装车间质量控制过程中起着非常重要的作用。在总装车间的整个生产中，涉及到的失效模式非常多，我们可以通过PFMEA分析识别出所有失效模式的风险大小，并按照风险大小由高到低的顺序进行改进提升，形成一个持续动态的活动模式，最终使所有失效模式均处于低风险的状态，这样就能够极大程度地保障产品的质量，提高顾客对产品的满意度和信任度。参考文献：
[1]王高峰.PFMEA在质量管理中的应用[J]，电子质量，2018.[2]潜在失效模式与后果分析參考手册，2008.[3]张智勇.16949五大工具一本通[M].机械工业，2013.[4]周功祥.FMEA质量理念及运用步骤[J]，轻型汽车技术，2013年10期.
[5]奚立峰，徐刚.PFMEA在过程管理中的应用[J]，工业工程与管理，2016.

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